一种注模成型制备AlON陶瓷坯体的方法

本发明涉及陶瓷成型，更具体地，涉及一种注模成型制备alon陶瓷坯体的方法。

背景技术：

1、alon作为一种尖晶石型透明陶瓷材料，在紫外至近红外波段具有良好的透光性，并且具有优异的力学性能，可被广泛运用在装甲车及武装直升机的透明装甲、激光制导导弹的红外圆顶及照相机的光学镜头和pos机窗口等军民领域。

2、素坯成型是制备alon透明陶瓷构件的关键之一，与传统干压成型相比，湿法成型可通过配置具有良好流动性的浆料均匀填充满整个复杂模具腔室从而固化成型，在大尺寸复杂形状构件成型方面具有实际应用前景。alon陶瓷湿法成型大多数采用凝胶注模和注浆成型，但是凝胶注模成型工艺通常添加的有机单体为丙烯酰胺，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，凝胶体系毒性较大(feng zhao,ceram.inter.45(2019)23022-23028)，后续还需要添加严格控制引发剂和催化剂的添加量使有机单体发生交联反应，实现素坯原位固化，凝胶过程复杂，不利于大规模推广。注浆成型工艺单独以darvan(xiannian sun,ceram.inter.46(2020)4850-4856)或isobam104为分散剂(liyama,mod.phys.lett.b.17(2022)2242027(5pages))制备低固含量浆料，通过石膏模具吸水实现素坯的制备，但是一方面存在石膏模具容易污染浆料的缺点，另一方面固含量较低，容易造成素坯不均匀变形和开裂情况以及素坯强度不够的问题，不利于制备大尺寸、复杂形状构件。

3、因此，有必要简化素坯成型工艺流程、降低有机添加物的毒性及含量、改善浆料分散性、提高浆料流动性及固含量，实现制备高固含量、低粘度的alon陶瓷浆料，提高素坯强度，为实现大尺寸、复杂形状构件的制备提供可行路线。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种注模成型制备alon陶瓷坯体的方法。利用异丁烯-马来酸酐共聚物作为有机聚合物和分散剂，四甲基氢氧化铵(tmah)水溶液作为浆料分散性改性剂，提高浆料的分散性、流动性，注模成型制备alon坯体，提高了坯体的均匀性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种注模成型制备alon陶瓷坯体的方法，包括如下步骤：

4、s1、将异丁烯-马来酸酐共聚物和四甲基氢氧化铵水溶液分散在去离子水中超声分散后配置成预混液；

5、s2、向预混液中加入alon粉体，搅拌后得到固含量45vol％的alon陶瓷浆料；

6、s3、alon陶瓷浆料经真空脱泡处理后注入模具中，发生凝固得到alon陶瓷湿坯，脱模后烘干，得到alon陶瓷坯体。

7、优选地，步骤s1中，所述异丁烯-马来酸酐共聚物的用量为alon粉体用量的0.1-2.0wt％。优选地，所述异丁烯-马来酸酐共聚物为isobam104或isobam600af。

8、优选地，步骤s1中，所述四甲基氢氧化铵水溶液的用量为预混液的0-20ml/l，所述四甲基氢氧化铵水溶液的浓度为10％。

9、优选地，步骤s1中，所述alon粉体为添加0.2wt％纳米y2o3烧结助剂的alon粉体。

10、优选地，步骤s2中，所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的速度为500-1000rpm，时间为30-90min。

11、优选地，步骤s3中，所述真空脱泡具体为：在-1bar真空条件下进行脱泡处理，脱泡时间20-40min。

12、优选地，步骤s3中，所述模具为硅胶模具。

13、优选地，步骤s3中，所述注模成型的气氛为空气，温度为40-60℃，时间为1-6h。

14、优选地，所述alon陶瓷湿坯烘干温度为60℃-80℃，时间为6-12h。

15、一种上述的方法制备的alon陶瓷坯体。

16、一种alon陶瓷部件，由上述的alon陶瓷坯体经过排胶和无压烧结所得。

17、优选地，所述的排胶升温速率为5℃/min，温度为400～700℃，时间为6～12小时，所述的烧结温度为1900-2100℃，时间为3-8小时，气氛环境为氮气环境。

18、本发明中，利用异丁烯-马来酸酐共聚物作为有机聚合物和分散剂，四甲基氢氧化铵(tmah)水溶液作为浆料分散性改性剂，注模成型制备alon坯体。其中tmah水溶液的加入，会电离出-n(ch3)4基团和-oh基团，-oh基团会促进异丁烯-马来酸酐共聚物产生更多的-coo基团以增加更多负电荷，-n(ch3)4基团会吸附在alon颗粒表面可以增厚颗粒表面双电层，两者共同作用下静电斥力增大，静电斥力有助于提高alon浆料的分散性，提高alon浆料流动性和alon生坯均匀性。

19、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

20、本发明有机物添加量少，毒性低，通过磁力搅拌方法制备浆料，不仅操作简单，还可以实时控制搅拌转速和时间，有利于提高浆料的均匀性。同时，添加tmah作为浆料分散性改性剂，可进一步降低浆料粘度，提高浆料流动性。而且，采用不吸水的硅胶模具作为成型模具，可以有效避免石膏模具所带来的不稳定因素。并且tmah的加入可加快异丁烯-马来酸酐共聚物的有机分子絮凝的动力学过程，并促进脱水收缩进程，在60℃下1h内达到可以脱模的强度，从而实现快速脱模并进一步干燥，以获得alon陶瓷坯体。

技术特征：

1.一种注模成型制备alon陶瓷坯体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述异丁烯-马来酸酐共聚物的用量为alon粉体用量的0.1-2.0wt％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述四甲基氢氧化铵水溶液的用量为预混液的0-20ml/l，所述四甲基氢氧化铵水溶液的浓度为10％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述alon粉体为添加0.2wt％纳米y2o3烧结助剂的alon粉体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述搅拌为磁力搅拌，所述磁力搅拌的速度为500-1000rpm，时间为30-90min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述真空脱泡具体为：在-1bar真空条件下进行脱泡处理，脱泡时间20-40min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述模具为硅胶模具。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述注模成型的气氛为空气，温度为40-60℃，时间为1-6h；优选地，所述alon陶瓷湿坯烘干温度为60℃-80℃，时间为6-12h。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的方法制备的alon陶瓷坯体。

10.一种alon陶瓷部件，其特征在于，由权利要求9所述的alon陶瓷坯体经过排胶和无压烧结所得。

技术总结本发明涉及陶瓷成型技术领域，公开了一种注模成型制备AlON陶瓷坯体的方法，包括如下步骤：S1、将异丁烯‑马来酸酐共聚物和四甲基氢氧化铵水溶液分散在去离子水中超声分散后配置成预混液；S2、向预混液中加入AlON粉体，搅拌后得到固含量45vol％的AlON陶瓷浆料；S3、AlON陶瓷浆料经真空脱泡处理后注入模具中，发生凝固得到AlON陶瓷湿坯，脱模后烘干，得到AlON陶瓷坯体。利用异丁烯‑马来酸酐共聚物和TMAH作为分散剂，提高浆料的分散性、流动性，注模成型制备AlON坯体，提高了坯体的均匀性。技术研发人员：吴建,朱丹,戴煜受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11